以AI与合成生物学驱动新质制造,创造生物基产品,赋能生命健康!

今天是国庆节，新中国成立77周年。深海生物的公众号也在这一天发出第一篇文章。

今年是“十五五”开局之年。“十五五”规划纲要提出前瞻布局未来产业，推动量子科技、生物制造、氢能和核聚变能、脑机接口、具身智能、第六代移动通信等成为新的经济增长点^[1]。

生物制造进了国家规划，关注的人会更多，对企业的要求也更实在：技术能不能变成稳定供应的产品，产品经不经得起下游客户的检验。

借这个日子，先做个自我介绍。

这几种成分的难处大同小异：要么靠生长慢、数量有限的自然资源，要么靠石化原料，合成步骤多，副产物处理麻烦。原料一紧，价格和供应就跟着波动，下游企业很难做长期规划。

合成生物学走的是另一条路：把目标分子的合成途径写进微生物，让它们在发酵罐里以糖等可再生原料为底物，把分子造出来。产量看的是菌株和工艺，不再看檀香林长了多少年、香紫苏收成好不好。

难的是从实验室走到工厂，中间要过分子设计、基因构建、菌株改造、发酵放大、分离纯化好几道关，哪一关都可能卡住，过去主要靠一轮轮试错往前推。

深海生物要解决的就是这一段：用AI减少试错，再用一套各产品共用的平台，把一个个分子送进规模生产。

这套平台拆开来是四块：AI设计、基因、菌种、发酵，分别对应从设计分子到放大生产的四个环节。

四个平台连起来，就是设计、构建、测试、学习的循环。每一轮实验数据回流到AI模型，下一轮设计心里更有数。

做成共用平台，是因为我们的产品跨度很大。保健品原料、护肤原料、香料、色素和生物基材料，最后的样子完全不同，底层用的却是同一套设计、构建和放大方法。

一个方向攒下的菌种、酶和工艺经验，可以搬到下一个方向接着用，不必每个产品都从头做起。AI平台目前仍在建设，规模化的AI研发是下一阶段的重点。

图1　四大技术平台与产业化链条

平台要落到产品上才算数。深海生物的业务覆盖十个产业方向：生物制药、保健品、护肤品、生物材料、健康食品、宠物营养、生物农业、生物能源、天然香料和天然染料。

开头提到的檀香醇、降龙涎香醚、麦角硫因和靛蓝，都在我们的产品管线里，只是各自走到的阶段不同。

保健品原料

保健品原料已经在舟山基地生产并对外供货。舟山基地负责发酵与酶催化、提取浓缩和分离纯化，有自己的分析实验室；工艺开发和分析方法放在深圳实验室。

NMN走酶催化路线，不用化学合成，没有有机溶剂残留；麦角硫因用微生物发酵，生产过程不用有机溶剂。

新西兰客户Nutrizone Pharma采购我们的酶法NMN、发酵麦角硫因等原料，在其自有工厂制成成品。这个方向现有原料管线40余条，10余条已进入中试及规模生产。

护肤原料和天然香料

这是用发酵替代稀缺来源的典型场景。护肤原料以发酵活性物、肽类和多糖为主，管线60余条，包括玻色因、依克多因、视黄醇和近40种功能肽，其中20余条已进入中试及规模生产。

香料管线30余条，走发酵和生物催化路线，品种有檀香醇、降龙涎香醚、圆柚酮、香兰素等，10余条已进入中试及规模生产。

天然色素和生物催化酶

色素方面，用发酵法开发藻蓝蛋白、生物靛蓝、红曲红等，面向食品、化妆品和纺织染色，替代石化染料或稀缺的天然来源。

生物催化酶面向制药和精细化工，包括酮还原酶、转氨酶、腈水解酶等，覆盖手性合成中常用的反应类型，可以按客户需求定制酶产品，开发中间体的生物催化工艺。

这几个方向解决的是稀有成分从哪来。FDCA面对的是另一类问题：用生物基路线替代大宗石化材料。

FDCA全称2,5-呋喃二甲酸，可以从纤维素等生物质出发制得。常见路线是先把生物质转成葡萄糖、果糖等糖类，脱水生成5-羟甲基糠醛（HMF），再氧化成FDCA。

2004年，美国能源部组织编写的《生物质来源的高附加值化学品》报告，从众多候选物中筛出12种糖基平台化合物，FDCA是其中之一^[2]。

FDCA的分量来自下游。它可以替代石油基的精对苯二甲酸（PTA），与乙二醇聚合得到PEF。PEF和PET同属聚酯，气体阻隔性更好，玻璃化转变温度更高，可以用在饮料瓶、包装薄膜和纺织纤维上。FDCA本身还能用来做聚酰胺、聚氨酯和涂层树脂。

图2　FDCA的生物基路线与石油基路线对照

PTA和PET在国内都是年产数千万吨的大宗产品，生物基路线哪怕只替代其中很小一部分，量也不小。

这个市场还在早期。全球还没有成熟的FDCA大宗交易市场，产量规模小，价格比PTA高得多。

FDCA能不能走向规模应用，取决于两件事：生产成本降不降得下来，下游PEF的应用做不做得起来。

深海生物正在推进FDCA转化研究，目标是年内完成中试。成本要靠工艺一点点往下压，应用离不开下游，所以我们希望从中试起就和材料、包装、纺织企业一起做验证，让工艺参数和产品指标从一开始就对着真实需求来定。

FDCA还在转化研究阶段，其他方向的进度也各不相同。按实际状态分列如下：

按规划，下一步是发酵工厂建成投产、FDCA从中试走向生产和销售，以及生物柴油和生物航煤工厂建设。这些仍是计划，会随实际进展调整，有了实质进展，我们会在这里更新。

上面这些事，很多要和合作方一起推进。我们在找这样几类伙伴：

假期里，很多人会去看海。海面以下越往深处，光线越少，生命却一直在那里，用自己的方式合成各种分子。我们想把这种能力弄得更明白些，让它在产业里派上用场。

祝大家国庆快乐。这个号会持续更新深海生物的研发进展和产业观察，欢迎关注，也欢迎来信。

深海生物 DeepSea Bio

AI赋能的稀有、复杂天然成分生物研发制造平台